JP4664990B2 - Sealing device and sealing method for fuel injector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射器用密封装置に関し、特に、該燃料噴射器とシリンダヘッドとの間を確実に流体密封させて接続するための、該燃料噴射器のノズルリテイニングナット用密封装置に関する。さらに本発明は、燃料噴射器の部材をシリンダヘッドに流体密封する方法に関する。 The present invention relates to a sealing device for a fuel injector, and more particularly, to a sealing device for a nozzle retaining nut of the fuel injector for securely fluidly connecting between the fuel injector and a cylinder head. The invention further relates to a method of fluid-sealing a fuel injector member to a cylinder head.
1つのノズルリテイニングナットが、燃料噴射器の2つの主部材、つまり噴射ノズルとバルブ本体とを共に固定する。上記燃料噴射器のアセンブルされた状態において、上記シリンダヘッド内の上記噴射ノズルが、自動車エンジンの燃焼室に差し込まれており、該噴射ノズルを、該ノズルの上に配置された上記バルブ本体が作動させている。従って、上記燃料噴射器と上記シリンダヘッドとの間を燃焼室に対して密封する必要がある。これは、上記シリンダヘッド内において、上記ノズルリテイニングナットが、適切な設備、つまり密封座と共に機能するような適切な構成によって達成できる。 One nozzle retaining nut fixes the two main members of the fuel injector, namely the injection nozzle and the valve body together. In an assembled state of the fuel injector, the injection nozzle in the cylinder head is inserted into a combustion chamber of an automobile engine, and the valve body disposed on the nozzle is operated. I am letting. Therefore, it is necessary to seal between the fuel injector and the cylinder head with respect to the combustion chamber. This can be achieved in the cylinder head by an appropriate configuration in which the nozzle retaining nut functions with appropriate equipment, i.e. a sealing seat.
このような密封装置には、高い要求が課せられている。上記密封装置は、高い熱応力(冬季の低温始動時の−40℃から、運転状態時の+150度以上まで)にさらされる一方、他方では、高い機械的応力、特に振動応力にさらされる。さらに、上記密封装置は、燃料噴射器とシリンダヘッドとの間を、長期にわたる応力に耐えられる永続的な密封状態を保障する必要がある。 High demands are placed on such sealing devices. The sealing device is exposed to high thermal stresses (from −40 ° C. during cold start in winter to + 150 ° C. or more during operation), while on the other hand it is exposed to high mechanical stresses, in particular vibrational stresses. Furthermore, the sealing device needs to ensure a permanent sealing state that can withstand long-term stress between the fuel injector and the cylinder head.
このため、従来技術では、例えば、上記ノズルリテイニングナットに水平のエッジが形成されている。該エッジは、上記噴射器穴に設けられた同じく水平のエッジに着座し、上記ノズルリテイニングナットおよび上記燃料噴射器は、大きな静的力によって上記シリンダヘッドに押し当てられている。これら2つのエッジが広面積において重複することによって、永続的に流体密封した接続が達成されている。 For this reason, in the prior art, for example, a horizontal edge is formed on the nozzle retaining nut. The edge is seated on the same horizontal edge provided in the injector hole, and the nozzle retaining nut and the fuel injector are pressed against the cylinder head by a large static force. By overlapping these two edges in a large area, a permanently fluid-tight connection is achieved.
このような構造では、上記接続を永続的に流体密封させるために、両方の密封面は、非常に正確に加工されている必要がある。燃料噴射器と噴射器穴との横に遊びを設ける必要があるため、この形態では、燃料噴射器と噴射器穴との間のセンタリング(心出し)を行うことは不可能であって、センタリングするには、他の装置または他の機器を用いる必要がある。 In such a structure, both sealing surfaces need to be machined very accurately in order to permanently fluid-tighten the connection. Since it is necessary to provide play beside the fuel injector and the injector hole, in this embodiment, it is impossible to perform centering between the fuel injector and the injector hole. To do so, it is necessary to use another device or another device.
DE10102192A1では、ノズルリテイニングナットは、自由端にテーパ領域を有している。該テーパ領域は、対応する噴射器穴のテーパの部分に挿入可能な、プリアセンブルされた状態、つまりノズルリテイニングナットを有する上記燃料噴射器がテーパ状の上記噴射器穴に挿入されている状態では、該ノズルリテイニングナットのテーパと上記シリンダヘッド内のテーパ状の穴との間に、2度から最大5度の円周間の角度差が存在する。これによって、上記燃料噴射器を、確実に上記噴射器穴にセンタリングすることが可能になり、その後、上記燃料噴射器は大きな静的力によって上記穴に押され、上記ノズルリテイニングナットのテーパと上記シリンダヘッド内の円錐形の穴との間に、共通の密封面が形成される。 In DE10102192A1, the nozzle retaining nut has a tapered region at the free end. The tapered region can be inserted into the tapered portion of the corresponding injector hole in a pre-assembled state, that is, the fuel injector having a nozzle retaining nut is inserted into the tapered injector hole. Then, there is an angular difference between the circumference of 2 degrees to a maximum of 5 degrees between the taper of the nozzle retaining nut and the tapered hole in the cylinder head. This allows the fuel injector to be reliably centered in the injector hole, after which the fuel injector is pushed into the hole by a large static force, and the nozzle retaining nut tapers and A common sealing surface is formed between the conical holes in the cylinder head.
このプリアセンブルされた状態では、上記ノズルリテイニングナットのテーパと上記シリンダヘッド内のテーパ状の穴との間の角度差が2度から5度しかないことにより、この両方の密封面の間に広面積にわたって重複面が存在する。このため、両方の密封面の間が動きを妨げる状態となるので、十分なセルフセンタリング(自動心出し)を行うことができない。この問題を、従来技術では、この両方の表面、特に上記ノズルリテイニングナットの表面を表面被膜して、ノズルリテイニングナットと噴射器穴との間のすべり摩擦係数を低減させることによって対処している。 In this preassembled state, the angle difference between the taper of the nozzle retaining nut and the tapered hole in the cylinder head is only 2 to 5 degrees, so that there is a gap between both sealing surfaces. There are overlapping surfaces over a large area. For this reason, since it becomes a state which prevents a movement between both sealing surfaces, sufficient self-centering (automatic centering) cannot be performed. This problem is addressed in the prior art by coating both of these surfaces, particularly the surface of the nozzle retaining nut, to reduce the coefficient of sliding friction between the nozzle retaining nut and the injector hole. Yes.
燃料噴射器と噴射器穴との間のすべり摩擦が改善されても、2度から5度の角度差は小さすぎて、動きを妨げる状態となることを防ぐことはできず、確実にセルフセンタリングを行うことはできない。上記ノズルリテイニングナットのテーパと、上記シリンダヘッドのテーパ状の穴との間の角度差を5度以上に広げた場合、後に、密封の質の悪化が生じ、上記燃料噴射器を作動させる際に漏れが発生する。 Even if the sliding friction between the fuel injector and the injector hole is improved, the angle difference of 2 to 5 degrees is too small to prevent the movement from being disturbed, and is surely self-centering. Can not do. If the angle difference between the taper of the nozzle retaining nut and the tapered hole of the cylinder head is widened to 5 degrees or more, the quality of the seal will deteriorate later, and the fuel injector is operated. Leakage occurs.
従って、本発明の目的は、改良された燃料噴射器を提供することにある。特に、上記燃料噴射器は、上記シリンダヘッド内に該燃料噴射器が取り付けられる場合に、良好なセルフセンタリング機能を有し、該シリンダヘッドと共に機能することによって、燃料噴射器とシリンダヘッドとの間に、永続的に流体密封した接続を形成する。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved fuel injector. In particular, the fuel injector has a good self-centering function when the fuel injector is mounted in the cylinder head, and functions between the fuel injector and the cylinder head to function between the fuel injector and the cylinder head. To form a permanently fluid-tight connection.
本発明の目的を、シリンダヘッドおよび燃料噴射器、特に該燃料噴射器のノズルリテイニングナットおよびシリンダヘッド用の、密封装置または密封構造によって達成する。この場合、燃料噴射器の縦軸の周りを環状に取り囲む、好ましくは完全に円環状をなす、縦軸方向に窪む凹状断面プロファイルを有している第1部材が、上記凹状断面プロファイルを、第2部材の密封面または密封エッジに、流体密封した状態において押圧可能、すなわち、嵌合可能になっている。この場合、上記燃料噴射器のノズルリテイニングナットは、燃料噴射器の縦軸の周りを環状に取り囲む、好ましくは完全に円環状をなす凹状面を伴って形成されていることが好ましい。密封座エッジは、段になった噴射器穴の内部において水平に伸びているか、または、テーパ状に角度を有するように形成されている。
The object of the invention is achieved by a sealing device or structure for a cylinder head and a fuel injector, in particular for a nozzle retaining nut and cylinder head of the fuel injector. In this case, a first member that has a concave cross-sectional profile that surrounds the longitudinal axis of the fuel injector in an annular shape, and preferably has a completely annular shape and is recessed in the longitudinal axis direction, It can be pressed, that is, can be fitted to the sealing surface or the sealing edge of the second member in a fluid-tight state. In this case, the nozzle retaining nut of the fuel injector is preferably formed with a concave surface surrounding the longitudinal axis of the fuel injector in an annular shape, preferably in a completely annular shape . The sealing seat edge extends horizontally inside the stepped injector hole or is tapered and angled.
上記凹状面と上記密封座エッジの密封縁部とは、独特の方法で機能しあっている。プリアセンブルされた状態またはセルフセンタリングの状態では、上記燃料噴射器は、そのノズルリテイニングナットによって、人為的に力を加えられることなく噴射器穴の中に挿入されている。上記ノズルリテイニングナットおよび上記噴射器穴の寸法は、上記ノズルリテイニングナットの上記凹状領域または凹状面が、上記噴射器穴の密封座エッジの密封縁部に着座するように選定されている。運動学的反転、つまり、噴射器穴が凹状面を有し、ノズルリテイニングナットが好ましくはテーパ状をなす密封座エッジに着座するように選定することも、もちろん可能である。場合によっては、上記部材を形成している材料は交換可能としてよく、そうでなければ、その材料の選択に関して考慮が必要である。上記ノズルリテイニングナットの凹状面は、1つの円または(センタリングを行った状態の)1つの薄い円環でのみ、上記密封座エッジの縁部に着座され、これによって、上記ノズルリテイニングナットが上記噴射器穴の中で動きを妨げられる状態とならないようにできる。ノズルリテイニングナットとシリンダヘッドとの間の摩擦が少ないことによって、上記燃料噴射器は、セルフセンタリングしながら、上記噴射器穴の中に収まる。この場合、さらにセルフセンタリングしやすいように、上記凹状面は、可能な限り少ない静止摩擦係数および/またはすべり摩擦係数を有することが好ましい。 The concave surface and the sealing edge of the sealing seat edge function in a unique way. In the pre-assembled state or the self-centering state, the fuel injector is inserted into the injector hole by the nozzle retaining nut without being artificially applied. The dimensions of the nozzle retaining nut and the injector hole are selected such that the recessed area or surface of the nozzle retaining nut is seated on the sealing edge of the sealing seat edge of the injector hole. It is of course also possible to choose kinematic reversal, i.e. the injector hole has a concave surface and the nozzle retaining nut is preferably seated on the sealing seat edge which is tapered. In some cases, the material forming the member may be replaceable, otherwise consideration must be given to the choice of material. The concave surface of the nozzle retaining nut is seated on the edge of the sealing seat edge only in one circle or one thin ring (centered), so that the nozzle retaining nut is It is possible to prevent the movement from being hindered in the injector hole. Due to the low friction between the nozzle retaining nut and the cylinder head, the fuel injector fits in the injector hole while self-centering. In this case, it is preferable that the concave surface has a static friction coefficient and / or a sliding friction coefficient as small as possible so as to facilitate self-centering.
その後、燃料噴射器とシリンダヘッドとの間は、密封状態になる。この場合、上記燃料噴射器は、大きな静的力によって、上記噴射器穴または該穴の中に形成された密封座に押し当てられ、これによって、好ましくは上記シリンダヘッドと比べてより硬い凹状の領域が、上記密封座エッジを好ましくは塑性変形させ、ノズルリテイニングナットとシリンダヘッドとの間に流体密封接続が形成されるように、上記密封座エッジに押し当てられている。 Thereafter, the fuel injector and the cylinder head are in a sealed state. In this case, the fuel injector is pressed against the injector hole or a sealing seat formed in the hole by a large static force, which makes it preferably a harder concave shape compared to the cylinder head. A region is pressed against the sealing seat edge so that the sealing seat edge is preferably plastically deformed and a fluid tight connection is formed between the nozzle retaining nut and the cylinder head.
上記噴射器穴の上記密封座エッジのこの変形によって、ノズルリテイニングナットとシリンダヘッドとの間に、平面状の密封部が形成される。上記密封座エッジが塑性変形されていることによって、上記密封座エッジは、上記凹状面に適合し、強い表面圧力が加えられる場合、燃料噴射器とシリンダヘッドとの間に、永続的な流体密封を形成する。さらに、これによって、表面の不均一性または小さな凹部を補償できる。このような装置は、圧力浸透に対して永続的に耐性を有し、従って、熱応力および機械的応力に非常に強く、同時に密封性を持続できる密封装置が実現される。 Due to this deformation of the sealing seat edge of the injector hole, a planar sealing part is formed between the nozzle retaining nut and the cylinder head. Due to the plastic deformation of the sealing seat edge, the sealing seat edge fits into the concave surface and provides a permanent fluid seal between the fuel injector and the cylinder head when strong surface pressure is applied. Form. Furthermore, this can compensate for surface non-uniformities or small recesses. Such a device is permanently resistant to pressure penetration and thus provides a sealing device that is very resistant to thermal and mechanical stresses and at the same time can maintain its sealing properties.
本発明の好ましい実施形態では、センタリング状態における、密封座エッジと凹状面との間の接点への接線と、ラジアル方向に外側へ伸びている上記密封座エッジとの間の角度は、約10度であり、これによって、上記シリンダヘッド内の上記燃料噴射器に良好なセルフセンタリングが行われる。従来技術では、上記燃料噴射器がシリンダヘッド内に固定され、上記密封座エッジが変形している間、通常、凹状面と密封座エッジとの間の、ラジアル方向の最も外側にある接点の接線角度は、2度から5度まで変動する。上記シリンダヘッドおよび上記密封座エッジは、多くの場合、アルミニウムまたはマグネシウムから製造されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the angle between the tangent to the contact between the sealing seat edge and the concave surface in the centering state and the sealing seat edge extending radially outward is about 10 degrees. Thus, good self-centering is performed on the fuel injector in the cylinder head. In the prior art, while the fuel injector is fixed in the cylinder head and the sealing seat edge is deforming, the radial tangent of the radially outermost contact, usually between the concave surface and the sealing seat edge The angle varies from 2 degrees to 5 degrees. The cylinder head and the sealing seat edge are often made from aluminum or magnesium.
上記凹状面を追加的に表面加工することによって、この領域において、ノズルリテイニングナットのすべり特性を、密封座エッジまたはその縁部のすべり特性と比べて改善でき、より容易に、上記燃料噴射器を、上記シリンダヘッドに対して迅速かつ正確に配置できる。 By additionally surface-treating the concave surface, in this region, the sliding characteristics of the nozzle retaining nut can be improved compared to the sliding characteristics of the sealing seat edge or its edge, and more easily the fuel injector. Can be quickly and accurately arranged with respect to the cylinder head.
上記凹状面が設けられていることによって、特に、上記密封座エッジのより内部に存在するラジアル領域ほど、表面圧力が特に上昇する。これによって、燃料噴射器とシリンダヘッドとの間の密封状態は、従来技術に比べて改善される。もっとも強い表面圧力は、上記密封座エッジの内側領域において生じ、この領域には、燃焼室の内部圧力も存在している。特に有利な点は、該内側領域では、圧力浸透への耐性を効果的に示すことができる点である。さらに、上記凹状面が、上記噴射器穴の密封座エッジに押し付けられていることによって、シリンダヘッドにおける応力勾配は従来技術と比べて良好となるので、上記シリンダヘッドに生じる亀裂は少なく、上記シリンダヘッドの持久性を向上させる。さらにその反対に、上記ノズルリテイニングナットへの力の導入も、従来技術に比べて最適化されるので、上記ノズルリテイニングナット内部の応力勾配も同様に良好になる。 By providing the concave surface, the surface pressure is particularly increased particularly in the radial region existing more inside the sealing seat edge. Thereby, the sealing state between the fuel injector and the cylinder head is improved as compared with the prior art. The strongest surface pressure occurs in the inner region of the sealing seat edge, where the internal pressure of the combustion chamber is also present. Particularly advantageous is that the inner region can effectively demonstrate resistance to pressure penetration. Furthermore, since the concave surface is pressed against the sealing seat edge of the injector hole, the stress gradient in the cylinder head is better than that in the prior art, so there are fewer cracks in the cylinder head and the cylinder Improve head durability. Further, on the contrary, since the introduction of force to the nozzle retaining nut is also optimized as compared with the prior art, the stress gradient inside the nozzle retaining nut is also improved.
本発明の好ましい一実施形態では、センタリング状態において、上記凹状面と上記密封座エッジとの接点と、凹状領域の外径の円周上の点とを通って伸びている接続直線(この場合、該直線上の両点と、上記ノズルリテイニングナットの縦軸上とは、同一の平面上にある)は、その直径上で反対側にある直線と、好ましくは約108度または約110度の角度をなす。この場合、好ましくは半円形の上記凹状面の半径は、55mm±20mm、特に55mm±5mmである。 In a preferred embodiment of the present invention, in a centering state, a connecting straight line (in this case, extending through a contact point between the concave surface and the sealing seat edge and a point on the circumference of the outer diameter of the concave region) (Both points on the straight line and the longitudinal axis of the nozzle retaining nut are on the same plane) and the opposite straight line on its diameter, preferably about 108 degrees or about 110 degrees. Make an angle. In this case, the radius of the concave surface, which is preferably semicircular, is 55 mm ± 20 mm, in particular 55 mm ± 5 mm.
さらに、本発明は、本発明による燃料噴射器、または、本発明によるノズルリテイニングナットを備えた燃料噴射器を有する、自動車、エンジン、または、シリンダヘッドに関する。 Furthermore, the present invention relates to an automobile, engine or cylinder head having a fuel injector according to the present invention or a fuel injector provided with a nozzle retaining nut according to the present invention.
本発明の目的を、2つの部材をセンタリングする方法および流体密封する方法、特に、燃料噴射器またはノズルリテイニングナットを、シリンダヘッドに対してセンタリングする方法および流体密封する方法によって達成する。これらの方法では、第1部材は、燃料噴射器の縦軸の周りを環状に取り囲む、好ましくは完全に円環状をなす、凹状領域を有し、プリアセンブルされた状態では、該凹状領域は、第2部材の密封座エッジに当接しており、これら両部材を互いにセンタリングしている。上記2つの部材をアセンブルされた状態に移行させる場合、上記密封座エッジ材料が、弾性変形され、しかし好ましくは塑性変形されていることによって、上記凹状領域は、上記第2部材に移動する。その結果、表面圧力によって、凹状領域と密封座エッジとの間に共通の密封面が形成される。該密封面は、内部圧力が大きい場合にも、流体密封されている。
The object of the present invention is achieved by a method of centering and fluid-sealing two members, in particular a method of centering and fluid-sealing a fuel injector or nozzle retaining nut relative to a cylinder head. In these methods, the first member has a concave region that annularly surrounds the longitudinal axis of the fuel injector, and preferably is completely annular, and in the preassembled state, the concave region is Abutting against the sealing seat edge of the second member, these two members are centered with respect to each other. When the two members are transitioned to the assembled state, the recessed seat region moves to the second member due to the elastically but preferably plastically deformed sealing seat edge material. As a result, the surface pressure creates a common sealing surface between the recessed area and the sealing seat edge. The sealing surface is fluid sealed even when the internal pressure is high.
本発明のさらなる実施形態を、他の従属請求項に記載した。
請求項1〜6のいずれか1項に記載の密封装置において、上記密封座エッジ(422)は、テーパ状の円錐エッジを形成し、上記密封座エッジ(422)の開口角は、上記テーパ領域(126)となす角度よりも大きく、上記密封座エッジと上記テーパ領域との2つがなす角度の開口角は、0.5度から5度、特に1度から4度、好ましくは2±0.5度であってもよい。
請求項1〜7のいずれか1項に記載の密封装置において、センタリング状態では、凹状面(124)と縁部(424)との接点(M)、および、上記凹状面(124)の外径の円周上の点(A)は、接続直線(MA)を形成し、上記接続直線(MA)は、上記燃料噴射器(1)の縦軸(L)と、50度から60度の角度、特に52度から58度の角度、好ましくは53度から56度の角度、および、特に好ましくは54度から55度の角度をなしていてもよい。
請求項1〜8のいずれか1項に記載の密封装置において、上記凹状面(122)のプロファイルは、半円状であり、30mmから90mm、特に45mmから65mm、好ましくは50mmから60mm、特に好ましくは55±2.5mmの半径(R)を有していてもよい。
請求項1〜9のいずれか1項に記載の密封装置において、上記凹状面(122)の表面は、好ましくはショットピーニング法を用いて研磨されていてもよい。
請求項1〜11のいずれか1項に記載の密封装置において、上記燃料噴射器(1)または上記ノズルリテイニングナット(10)の上記凹状領域(122)に向かい合っている内側の輪郭は、凸状に形成されていてもよい。
Further embodiments of the invention are described in the other dependent claims.
The sealing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the sealing seat edge (422) forms a tapered conical edge, the opening angle of the sealing seat edge (422) being the tapered region. The opening angle of the angle formed by the two of the sealing seat edge and the tapered region is 0.5 to 5 degrees, particularly 1 to 4 degrees, preferably 2 ± 0. It may be 5 degrees.
The sealing device according to any one of claims 1 to 7, wherein in the centering state, the contact (M) between the concave surface (124) and the edge (424) and the outer diameter of the concave surface (124). The point (A) on the circumference forms a connecting line (MA), and the connecting line (MA) is at an angle of 50 to 60 degrees with the longitudinal axis (L) of the fuel injector (1). In particular, it may form an angle of 52 to 58 degrees, preferably an angle of 53 to 56 degrees, and particularly preferably an angle of 54 to 55 degrees.
9. The sealing device according to claim 1, wherein the profile of the concave surface (122) is semicircular, from 30 mm to 90 mm, in particular from 45 mm to 65 mm, preferably from 50 mm to 60 mm, particularly preferably. May have a radius (R) of 55 ± 2.5 mm.
The sealing device according to any one of claims 1 to 9, wherein the surface of the concave surface (122) is preferably polished by using a shot peening method.
The sealing device according to any one of claims 1 to 11, wherein the inner contour of the fuel injector (1) or the nozzle retaining nut (10) facing the concave region (122) is convex. It may be formed in a shape.
以下に、添付の図面を参照しながら、実施形態に関して、本発明を説明する。 In the following, the present invention will be described with respect to embodiments with reference to the accompanying drawings.
図1aは、プリアセンブルされた状態における、本発明による密封装置を示す図である。 FIG. 1a shows a sealing device according to the invention in a preassembled state.
図1bは、アセンブルされた状態における、図1aの密封装置を示す図である。 FIG. 1b shows the sealing device of FIG. 1a in the assembled state.
図2は、本発明による密封装置を有するノズルリテイニングナットを示す図である。 FIG. 2 shows a nozzle retaining nut having a sealing device according to the present invention.
図3aは、シリンダヘッドとセンタリングされた状態における、図2の、本発明による密封装置の部分的な断面図を示す図である。 Fig. 3a shows a partial cross-sectional view of the sealing device according to the invention of Fig. 2 in the centered state with the cylinder head.
図3bは、上記シリンダヘッドと密封された状態における、図2の本発明による密封装置を示す図である。 FIG. 3b shows the sealing device according to the invention of FIG. 2 in a sealed state with the cylinder head.
図4は、図2の本発明によるノズルリテイニングナットの密封領域の拡大図、および、細部の断面図を示す図である。 FIG. 4 shows an enlarged view of the sealing area of the nozzle retaining nut according to the invention of FIG. 2 and a sectional view of the details.
図5aは、センタリングされた状態における、本発明による密封装置の第2実施形態の部分的な断面図を示す図である。 FIG. 5a shows a partial cross-sectional view of a second embodiment of the sealing device according to the invention in the centered state.
図5bは、密封状態における、図5aの本発明による密封装置の第2実施形態を示す図である。 Fig. 5b shows a second embodiment of the sealing device according to the invention of Fig. 5a in a sealed state.
以下において、「上」または「下」、「右」または「左」のような位置を表す用語を用いているが、これは、図2に関するものである。図2では、ノズルリテイニングナット10に関して、右の断面図を示し、左の断面図は示していないが、ノズルリテイニングナット10は、上に配置されているバルブ本体30によって、下に配置されている噴射ノズル20を留めている。
In the following, terms representing positions such as “up” or “down”, “right” or “left” are used, which relates to FIG. In FIG. 2, the right sectional view is shown with respect to the
図1aおよび図1bは、本発明による密封装置、特に、2つの部材10、40(例えば、ノズルリテイニングナット10およびシリンダヘッド40)の間に、永続的な耐高圧性の流体密封を形成するための装置を示す図である。
FIGS. 1 a and 1 b form a permanent high pressure resistant fluid seal between two
図1aは、両部材10、40がプリアセンブルされた状態を示す図である。この図では、部材10は、部材40に対して、セルフセンタリングされていることが好ましく、従って、上記プリアセンブルされた状態状態を、センタリング状態とも呼ぶ。本発明にとって、両部材10、40は、必ずしも相互にセルフセンタリングしあう必要はない。相互にセルフセンタリングしあわなくても、第1部材10が第2部材40に当接可能であるということだけで十分である。仮に相互にセンタリングする必要がある場合、セルフセンタリングは不可能であるので、外部の手段を用いてセルフセンタリングを行う必要がある。
FIG. 1a is a view showing a state in which both
センタリングおよび密封するために、第1部材10は、凹状領域122を有し、第2部材40は、密封座エッジ422を有している。両部材10、20がプリアセンブルされた状態では、凹状領域122は、その中心部で、密封座エッジ422の縁部424に当接している。図1aおよび図1bでは、凹状領域122の上記中心部は、1つの点または小さな領域としてのみ示されているが(凹状領域122と密封座エッジ422との間の接点)、好ましくは回転した左右対称の部材10にとって、上記中心部分は円または薄い円環であることが理想的である。凹状領域122の最小直径(部材10の下の縁部)を、密封座エッジ422(図5aおよび図5b参照)に着座させることも、同様に可能である(さらなる実施形態)。
For centering and sealing, the
図1bに示した、両部材10、40の密封状態では、凹状領域122の一部分は、第2部材40の材料が少なくとも弾性変形され、好ましくは塑性変形されることによって、密封座エッジ422に押圧されている、すなわち、嵌合されている。第1部材10を、第2部材40に嵌合することは、上記密封装置の縦軸Lから、ラジアル方向の外側に向かって、密封座エッジ422の縁部424の一部分に押し付けることによってなされる。図1bでは、第2部材40の変形部を点線によって示している。その上の凹状領域122に沿ってラジアル方向の内側に伸びている隆起部によって、両部材10、40間の密封面はさらに拡大し、両部材10、40の流体密封性は高まる。
In the sealed state of both
図2〜図4は、本発明による密封装置の好ましい第1実施形態を示す。本発明による密封装置は、ノズルリテイニングナット10およびそれと結びついたシリンダヘッド40に設置されている。本発明による密封装置は、シリンダヘッド40の噴射器穴42内の、好ましくはそのノズルリテイニングナット10を介して、燃料噴射器1を、燃焼エンジンの燃焼室に対して密封するためのものである。
2 to 4 show a first preferred embodiment of the sealing device according to the invention. The sealing device according to the present invention is installed in the
本発明による密封構造は、ノズルリテイニングナット10の下部自由端に設けられていることが好ましい。該ノズルリテイニングナットは、噴射ノズル20とバルブ本体30とを留めて、燃料噴射器1に一体化している(図2参照)。しかしながら、本発明による密封装置を、燃料噴射器1そのものに設けてもよい。この場合、ノズルリテイニングナット10は、燃料噴射器1にとっての密封機能を果たさないか、または、別の密封機能のみを果たす。第1実施形態のノズルリテイニングナット10の上記密封装置は、噴射器穴42(図3aおよび図3b)内の密封座と接触し、密封装置と密封座とは、ともに、図1aおよび図1bに示した本発明の原理に従って機能する。
The sealing structure according to the present invention is preferably provided at the lower free end of the
本発明による実施形態では、ノズルリテイニングナット10の密封およびセンタリング領域12は、2つの部分に構成されていることが好ましい。この場合、ノズルリテイニングナット10では、下から接近するテーパ領域126は、凹状領域122に隣接する。凹状領域122およびテーパ領域126によって、ノズルリテイニングナット10および燃料噴射器1は、噴射器穴42(図3aおよび図3b)の中に挿入される。この場合、凹状領域122は、センタリング状態またはプリアセンブルされた状態において、ノズルリテイニングナット10を噴射器穴42の密封座エッジ422にセンタリングするように設計されている。ノズルリテイニングナット10は、ラジアル方向に左右対称に構成されていることが好ましく、凹状領域122は、燃料噴射器の縦軸の周りを環状に取り囲む、完全に円環状をなす凹状面124を有している。該凹状面の断面プロファイルは、ノズルリテイニングナット10の縦方向または軸方向Lに、上に向かって伸びている。しかしながら、ノズルリテイニングナット10に、テーパ領域126を配置せず、ノズルリテイニングナット10の下部のほぼテーパ状の部分に、凹状領域122だけを配置することもできる。ノズルリテイニングナット10の密封領域12の上部に、ノズルリテイニングナット10のシリンダ領域14が隣接しており、該シリンダ領域には、主として、バルブ本体30が収められている。
In an embodiment according to the invention, the sealing and centering
図3aに示した、ノズルリテイニングナット10と燃料噴射器1とがセンタリングされている状態では、凹状面124または凹状領域122が、密封座エッジ422の縁部424上に着座する。密封座エッジ422の縁部424は、凹状面124上において、ほぼ、1つの円または1つの薄い円環を描いている。凹状面124上のこの部分が円形であればあるほど(同一の平面上であると仮定して)、ノズルリテイニングナット10は、シリンダヘッド40の噴射器穴42の中にセンタリングされながら収まる。
In the state shown in FIG. 3 a where the
噴射器穴42は、段を有する円形シリンダ穴であることが好ましく、該円形シリンダ穴の下部のより小さな直径を有する部分には、噴射ノズル20の1つの部分が収まり、該円形シリンダ穴の上部のより大きな直径を有する部分には、燃料噴射器1のノズルリテイニングナット10が収まっている。これらの両領域は、テーパまたは環形ベベル(以下では、テーパ領域426と記載する)を介して、接続されていることが好ましい。しかしながら、噴射器穴42のそれぞれの部分に直角を含む、水平の段も可能である。
The
センタリング状態では、縁部424と凹状面124との接点M(図3bの部分図)または接触円(リング)M(噴射器穴42にセンタリングされた燃料噴射器1の実際の状況)は、凹状面124の(下部)内径DI(図4)を有する円周上の点/円周(リング)Iと、凹状面124の(上部)外径DAを有する円周上の点/円周(リング)Aとの間に存在する。この場合、接点Mは、円周点Iから円周点Aまでの距離の最初の3分の1または半分以内の位置にあることが好ましい。
In the centered state, the contact point M (partial view of FIG. 3b) or the contact circle (ring) M (actual situation of the fuel injector 1 centered in the injector hole 42) between the
以下は、点M、点I、および、点Aだけを話題にしており、対応する円または対応する円環については話題にしていないが、当該接触円または接触円環についても意図している。さらに、以下において、例えば、角度および直線の位置についての数字による記載は、ノズルリテイニングナット10の縦軸すなわちアキシャルLが含まれている平面に関し、特に、図4の平面に一致するとみなされる平面に関する。
In the following, only the point M, the point I, and the point A are discussed, and the corresponding circle or the corresponding ring is not discussed, but the contact circle or the contact ring is also intended. Further, in the following, for example, the numerical description of the angle and the position of the straight line relates to the plane including the longitudinal axis of the
噴射器穴42の密封座エッジ422は、噴射器穴42のテーパ領域426の内側部分であることが好ましく、この場合、ノズルリテイニングナット10のテーパ領域126を有するテーパ領域426は、最大0.5度から5度の円周間の開口角を有している(特に点Mを形成している円がLに垂直である、理想的なセンタリング状態)。図3aに示したような、さらなる角度の関係については、図4の説明内に記載した。
The sealing
図3bは、ノズルリテイニングナット10およびシリンダヘッド40の密封状態を示し、ノズルリテイニングナット10は、密封座エッジ422が好ましくは塑性変形されることによって、噴射器穴42の密封座エッジ422に嵌合されている。この場合、密封座エッジ422の内側の変形は、再び、内側に向かって形成されていることが好ましい(図1の説明参照)。円環の表面圧力は、圧力に不安定な場所がないように、可能な限り厚く、可能な限り均等な円環の厚みと、可能な限り強い表面圧力とを有するように調整されていることが理想的である。凹状面124の外径縁部(A)が、テーパ領域426または密封座エッジ422の中に嵌合されていないか、または、かろうじて嵌合されていない状態であることが好ましい。
FIG. 3 b shows the sealed state of the
図4は、テーパ領域126と凹状領域122とに分割されたノズルリテイニングナット10の密封領域12の詳細を示す図である。この図では、テーパ領域126および凹状領域122は、図4においてとりわけ点Aに示される共通の円を有している。この円は、同時に、凹状領域122の最大外径DAの円周上の点Aでもある。凹状領域122の、凹状面124の点Aから、下方に向かって(および内側のLに向かって)順番に説明する。凹状面124上において、(センタリングされた状態における)凹状面124と縁部424との接点Mを介して、凹状領域122の最小内径DI上に、円周上の点Iまで進む。本発明の好ましい一実施形態では、DAは13mmであり、センタリング状態における点Mから形成されている円の直径DMは、約10.9mmである。この場合、上記したように、点Mは、点Iから点Aまでの距離の最初の3分の1または半分の位置上にある。
FIG. 4 is a diagram showing details of the sealing
凹状面124は、半円状に形成されていることが好ましく、その半径Rは、20mmから100mmの間に変動してもよい。本発明の好ましい一実施形態では、凹状面124の半径は、55±5mmである。これに応じて、本発明の原理を他の部材に適用する場合には、他の複数の半径が形成されるが、基本的に、凹状の外縁であることが重要である。単純なテーパとは異なる半円状でない外縁も、本発明に従って、同様に可能である。特に、上記凹状面の縁部、点Iおよび点Aにおいては、ノズルリテイニングナット10の他の領域に連続的に移行している場合が有効である。なぜなら、ノズルリテイニングナット10の応力勾配、または、凹状面124の縁部(I、A)の力をテーパ領域426に導入することが、より有効であり、これらはそれほど急速に変動しないからである。これには、例えばクロソイドが適している。
The
以下の、本発明による密封装置の角度値の記載は、ノズルリテイニングナット10の縦軸Lの周りを回転する直線によって形成されるテーパの内部開口角を指す。この場合、このような直線TMは、ノズルリテイニングナット10のセンタリング状態である場合、点Mへの接線であり、センタリング状態の上記テーパの開口角αMは、凹状面124の半径Rに応じて、104度と110度との間であることが好ましい。点Aへの接線TAの対応する角度αAは、同じく凹状面124の半径Rに応じて、107度から113度の間にあることが好ましい。点Mと点Aとを結ぶ接続直線MAの角度βは、106度から112度であることが好ましい。これら全ての値の記載は、ノズルリテイニングナット10がセンタリングされている状態の点Mに関する。点Mは、ノズルリテイニングナット10がシリンダヘッド40に嵌合されるにつれて、点A(および、当然、密封座422に沿った線)の方向の凹状面124に沿って移動し始め(点Mn)、直線MnAは、接線TAに益々近づく。これは、図4の細部を示す部分図により詳細に示されている。この図では、Mnは、凹状面124と密封座422との間の、ラジアル方向の最も外側に位置する接点である。
The following description of the angle values of the sealing device according to the invention refers to the internal opening angle of the taper formed by a straight line rotating around the longitudinal axis L of the
上記した実施形態に関連する、本発明のほかの実施形態を、次のパラメータによる表に記載した。 Other embodiments of the present invention related to the above-described embodiments are listed in the table with the following parameters.
図5aは、本発明による、燃料噴射器1またはノズルリテイニングナット10用の密封装置の、第2実施形態を示す図である。この形態では、凹状面124は、密封座422の縁部424にセンタリングされているのではなく、密封座422の下縁部にセンタリングされている。これは、噴射器穴42の直径をより小さく形成でき、燃料噴射器1の噴射ノズル20により近づくことができるという利点を有している。さらに、凹状面124の上縁部だけを、密封座422に当接させることもできる(凹状面124の最大直径である、円(円環)A)。さらに、センタリング状態では、両方の円縁部I、Aを、密封座422に着座させてもよい。これによって、両方の円縁部I、Aが密封座422に接している場合にのみ、上記センタリング位置が収まるように、これら両部材のセンタリング位置を確認することができるという利点が生じる。
FIG. 5a shows a second embodiment of the sealing device for the fuel injector 1 or the
図5bは、密封状態を示し、この場合、両方の円または円環縁部I、Aは、シリンダヘッド40の密封座422の中に押し込まれ、図に示した場合では、2つの密封領域を形成している。ノズルリテイニングナット10がシリンダヘッド40に強く嵌合されるほど、ノズルリテイニングナット10とシリンダヘッド40との間に残る隙間は小さくなる。さらに、上記密封状態を、例えば、円縁部Iの最下部だけ、または、円縁部Aの最上部だけが密封座422に嵌合されるように構成してもよい。
FIG. 5b shows a sealed condition, in which case both circle or torus edges I, A are pushed into the sealing
ノズルリテイニングナット10とシリンダヘッド40との間には、空洞が生じないことが好ましい。このような密封装置を実現する場合、まず、存在する空洞の気抜きを設けることが必要であろう。この気抜き自体は、ノズルリテイニングナット10をシリンダヘッド40の中にはめ込むことによって、ふさがれることが好ましい。この気抜きを、例えば、シリンダヘッド40またはノズルリテイニングナット10の中に溝を設けることによって行うことができ、該溝には、ノズルリテイニングナット10の材料、または、シリンダヘッド40の材料が、押し込まれる際に侵入する。さらに、同様の方法によってふさがれるような複数の穴を設けてもよい。
It is preferable that no cavity is formed between the
ノズルリテイニングナット10に関して上記した実施形態は、燃料噴射器1にも関連する。該燃料噴射器は、そのノズルリテイニングナット10によってシリンダヘッド40に密封されているのではなく、本発明による装置を他の部分に有している。燃料噴射器1の本発明による装置と、上記シリンダヘッド上または上記シリンダヘッド内の対応する密封座とは、ともに、本発明の密封装置を形成している。
The embodiment described above with respect to the
Claims (15)
上記ノズルリテイニングナット(10)と上記シリンダヘッド(40)との間の密封領域(12)を含み、
上記密封領域(12)は、上記燃料噴射器(1)の縦軸の周りを、上記縦軸の方向に窪んだ凹状断面プロファイルを有して環状に取り囲む凹状の外縁(124)を有する凹状領域(122)を備え、
上記凹状の外縁(124)は、上記ノズルリテイニングナット(10)が着座する上記シリンダヘッド(40)の上記密封座エッジ(422)に密封部を形成することが可能である、密封装置。A sealing device between the nozzle retaining nut (10) of the fuel injector (1) and the cylinder head (40) for fluid sealing against the sealing seat edge (422),
A sealing area (12) between the nozzle retaining nut (10) and the cylinder head (40) ;
The sealing region (12) has a concave outer edge (124) having a concave cross-sectional profile that is recessed in the direction of the vertical axis and surrounding the fuel injector (1) in an annular shape. (122)
The sealing device in which the concave outer edge (124) can form a sealing portion on the sealing seat edge (422) of the cylinder head (40) on which the nozzle retaining nut (10) is seated .
上記第1部材(1、10)は上記燃料噴射器(1)の縦軸の周りを、上記縦軸の方向に窪んだ凹状断面プロファイルを有し完全に円環状をなして取り囲む凹状面(124)からなる凹状の外縁(124)を有する凹状領域(122)を有し、上記第2部材(40)は密封座エッジ(422)を有し、
上記両部材(1、10;40)がプリアセンブルされた状態で、上記凹状領域(122)を上記密封座エッジ(422)に配置して、上記両部材(1、10;40)を互いにセンタリングし、
上記両部材(1、10;40)をアセンブルされた状態に移行させるときに、上記第2部材(40)の材料が、少なくとも弾性変形され、好ましくは塑性変形されていることによって、上記凹状領域(122)の少なくとも1部分を上記密封座エッジ(422)に嵌合して、上記両部材(1、10;40)を流体密封する方法。A method of centering both the first member (10) of the fuel injector (1) and the second member (40) as the cylinder head (40) with a sealed region formed between the two members. And a method of permanently fluid-tight with high pressure resistance,
The first member (1, 10) has a concave surface (124) that has a concave cross-sectional profile that is recessed in the direction of the vertical axis and surrounds the fuel injector (1) in a completely annular shape. ) Having a concave region (122) having a concave outer edge (124) , the second member (40) having a sealing seat edge (422),
With the two members (1, 10; 40) pre-assembled, the concave region (122) is placed on the sealing seat edge (422), and the members (1, 10, 40) are centered with respect to each other. And
When the two members (1, 10; 40) are shifted to the assembled state, the material of the second member (40) is at least elastically deformed, preferably plastically deformed, so that the concave region is formed. Fitting at least one portion of (122) to the sealing seat edge (422) to fluidly seal the members (1, 10; 40);
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